JP5838931B2 - めっき鋼材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、めっき鋼材およびその製造方法に関する。

従来、鋼材の耐食性を向上させるために、鋼材の表面にめっき層を形成する技術が広く用いられている。めっき層としては、Ｚｎ系めっき層や、Ａｌ系めっき層（例えば、非特許文献１参照）、Ｚｎ−Ａｌ系めっき層（例えば、非特許文献２および非特許文献３参照）などが知られている。
Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層は、鋼材に対する犠牲防食性に優れためっきであり、耐食性に特に優れている。一方、Ａｌ系めっき層は、表面に酸化物からなる不動態層を形成することから、Ｚｎ系めっき層と比較して鋼材に対するバリア性に優れている。

表面技術、Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ．１、２０１１、２０〜２４ページ 表面技術、Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ．１、２０１１、８〜１３ページ 表面技術、Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ．１、２０１１、１４〜１９ページ

しかし、Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層は、犠牲防食効果に優れる一方で、めっき層の鋼材に対するバリア性は不十分であった。また、これらのめっき層においては、犠牲防食効果を発揮する際に、Ｚｎが消費されてめっき層が薄くなる。このため、例えば、これらのめっき層を備えた鋼材からなる部品では、強度を確保する必要のある折曲部でのめっき層の厚みを、厚みの減少分だけ厚くする必要がある。しかし、近年、部品の軽量化を図るために、めっき層の厚みの減少分を小さくすることが要求されている。

また、Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層は、Ａｌ系めっきに比べて耐アルカリ性に劣る問題がある。このため、Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層を有するめっき鋼材の一部を、例えばコンクリートに埋め込んで使用する場合には、コンクリートに埋め込まれた部分がアルカリ環境下で使用されることになり、この埋め込み部分の耐食性を十分に確保できない問題があった。

更に、Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層は、Ａｌ系めっきに比べて、高熱に暴露されると耐食性が低下しやすい。このため、Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層を有するめっき鋼材では、高熱に暴露される部分における耐食性を向上させることが課題になっていた。

一方、Ａｌ系めっき層は、Ｚｎ系めっき層と比較して鋼材に対するバリア性に優れている。しかし、Ａｌ系めっき層を有するめっき鋼材は、Ａｌ系めっき層自体が脆いため、加工性が不十分であった。また、Ａｌ系めっき層は、Ｚｎめっき層およびＺｎ−Ａｌ系めっき層と比較して鋼材に対する犠牲防食性が低い。このため、Ａｌ系めっき層を有するめっき鋼材では、鋼材の端面における耐食性が十分に得られていなかった。

このように、Ｚｎ系めっき層、Ａｌ系めっき層にはそれぞれ一長一短があるので、両方のめっきの長所を兼ね備えためっき鋼材が望まれている。このようなめっき鋼材を製造する方法としては、例えば、鋼材の一部をマスキングしてＺｎ系めっき層を形成し、次いでＺｎ系めっき層の形成箇所をマスキングしてＡｌ系めっき層を形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、めっきを行うたびにマスキングが必要であり、製造工程が極めて煩雑になる問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼材に対する十分な犠牲防食性およびバリア性を有するめっき層を備え、しかも加工性に優れためっき鋼材の提供を課題とする。
また、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼材に対する十分な犠牲防食性とバリア性とを示すめっき層を有し、更に加工性に優れためっき鋼材を簡便に製造する製造方法の提供を課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。
その結果、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層を有する鋼材を用意し、高いバリア性が要求される領域にあるＺｎ−Ａｌ合金層を加熱して、Ｚｎ−Ａｌ合金層に含まれるＺｎを部分的に除去することにより、優れたバリア性を有するＦｅ−Ａｌ合金層を形成すればよいことを見出した。

このようにしてＦｅ−Ａｌ合金層を形成する場合、鋼材上のめっき層において容易に部分的にＦｅ−Ａｌ合金層とＺｎ−Ａｌ合金層とを作り分けできる。したがって、めっき鋼材の用途に応じて、Ｆｅ−Ａｌ合金層をバリア性の要求される領域に配置させ、Ｚｎ−Ａｌ合金層を耐食性および／または加工性の要求される領域に配置させためっき層を簡便に製造できる。その結果、優れたバリア性と、優れた耐食性および／または加工性とを兼ね備えためっき層を有するめっき鋼材を実現できる。このような本発明の構成は以下のとおりである。

〔１〕鋼材と、前記鋼材上に形成されためっき層とを具備してなり、前記めっき層の面内に、厚み方向のＦｅ濃度が前記めっき層の表面に近づくに従って減少するＦｅ−Ａｌ合金層が形成された領域と、Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成された領域とを含むことを特徴とするめっき鋼材。

〔２〕前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素を含有していることを特徴とする〔１〕に記載のめっき鋼材。
〔３〕前記Ｆｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度が３５質量％以上８５質量％以下の範囲であることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載のめっき鋼材。
〔４〕前記鋼材上において前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域と前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成された領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることを特徴とする〔１〕乃至〔３〕の何れか一項に記載のめっき鋼材。

〔５〕前記鋼材の端面に前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする〔１〕乃至〔４〕の何れか一項に記載のめっき鋼材。
〔６〕前記鋼材に少なくとも１以上の折曲部が設けられ、前記折曲部の前記鋼材上に前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする〔１〕乃至〔５〕の何れか一項に記載のめっき鋼材。
〔７〕前記鋼材の一部にコンクリートに埋設される埋設予定部が設けられ、前記埋設予定部の前記鋼材上に前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする〔１〕乃至〔６〕の何れか一項に記載のめっき鋼材。
〔８〕前記鋼材の一部に高温に暴露される高温暴露予定部が設けられ、前記高温暴露予定部の前記鋼材上に前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする〔１〕乃至〔７〕の何れか一項に記載のめっき鋼材。

〔９〕Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が表面に備えられている鋼材の一部の領域を加熱することにより、前記一部の領域に配置されている前記Ｚｎ−Ａｌ合金層からＺｎを除去してＦｅ−Ａｌ合金層を形成する加熱工程を具備してなることを特徴とするめっき鋼材の製造方法。
〔１０〕前記加熱工程において、昇温速度１０℃／分以上、最高到達温度８００〜２０００℃の条件で前記Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱することを特徴とする〔９〕に記載のめっき鋼材の製造方法。
〔１１〕前記加熱工程において、前記鋼材を一方の面から加熱するとともに他方の面から冷却することを特徴とする〔９〕または〔１０〕に記載のめっき鋼材の製造方法。

〔１２〕前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素が更に含有されたものであることを特徴とする〔９〕乃至〔１１〕の何れか一項に記載のめっき鋼材の製造方法。
〔１３〕前記加熱工程の前に、前記鋼材を変形する加工工程が備えられていることを特徴とする〔９〕乃至〔１２〕の何れか一項に記載のめっき鋼材の製造方法。
〔１４〕前記加熱工程において、前記鋼材の端面を除いた領域を加熱することを特徴とする〔９〕乃至〔１３〕の何れかに記載のめっき鋼材の製造方法。

本発明のめっき鋼材は、鋼材上の一部に形成され、厚み方向のＦｅ濃度が前記めっき層の表面に近づくに従って減少するＦｅ−Ａｌ合金層と、前記鋼材上の前記Ｆｅ−Ａｌ合金層の近傍に形成されたＺｎ−Ａｌ合金層とを含むめっき層を具備している。このめっき鋼材のめっき層は、Ｆｅ−Ａｌ合金層の形成されている領域では、Ｚｎ−Ａｌ合金層と比較して優れたバリア性を示し、また、Ｚｎ−Ａｌ合金層の形成されている領域では、Ｆｅ−Ａｌ合金層と比較して優れた耐食性および加工性を示す。よって、本発明に係るめっき鋼材は、めっき層がＺｎ−Ａｌ合金層とＦｅ−Ａｌ合金層の両方の長所を兼ね備えたものとなる。

したがって、本発明のめっき鋼材によれば、めっき層のＦｅ−Ａｌ合金層をバリア性の要求される領域に配置し、Ｚｎ−Ａｌ合金層を耐食性および／または加工性の要求される領域に配置することにより、優れたバリア性が得られ、かつ優れた耐食性および／または加工性が得られる。

また、本発明のめっき鋼材の製造方法は、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層を有する鋼材の一部の領域を加熱することにより、Ｚｎ−Ａｌ合金層からＺｎを除去してＦｅ−Ａｌ合金層を形成する加熱工程を具備している。したがって、本発明のめっき鋼材の製造方法によれば、加熱する領域を適宜設定することで、めっき鋼材の用途に合わせて、一つの鋼材のめっき層においてＦｅ−Ａｌ合金層とＺｎ−Ａｌ合金層とを容易に作り分けることができる。
また、本発明のめっき鋼材の製造方法においてＺｎ−Ａｌ合金層からＺｎを除去して得られたＦｅ−Ａｌ合金層は、厚み方向のＦｅ濃度がめっき層の表面に近づくに従って減少するものとなるので、高いバリア性を有するものとなる。

図１は、実施例Ｎｏ．１９のめっき鋼材におけるＦｅ−Ａｌ合金層中のＦｅ分布を示す断面写真である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
「めっき鋼材」
本実施形態のめっき鋼材は、鋼材と、鋼材上に形成されためっき層とを具備している。
鋼材としては、特に限定されるものではなく、例えば、極低Ｃ型（フェライト主体組織）、Ａｌ−ｋ型（フェライト中にパーライトを含む組織）、２相組織型（例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織）、加工誘起変態型（フェライト中に残留オーステナイトを含む組織）、微細結晶型（フェライト主体組織）等、いずれの鋼板であっても用いることができる。

鋼材の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、鋼板や、鋼管、線材であってもよいし、所定の部品形状に加工されたものであってもよい。
鋼材の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、自動車ボデーで用いられる０．５０〜２．３ｍｍ程度の厚さのものを用いることができる。

本実施形態において鋼材上に形成されためっき層は、鋼材上の全面に形成されていることが好ましいが、一部にのみ形成されていてもよい。例えば、鋼材が鋼板である場合、めっき層は鋼板の両面全面および端面に形成されていてもよいし、一方の面の全面に形成されていてもよいし、一方の面の全面および端面に形成されていてもよいし、一方の面および／または両面の一部にのみ形成されていてもよい。例えば、鋼材が鋼管である場合、めっき層は鋼管の内外面全面および端面に形成されていてもよいし、外面および／または内面の一部にのみ形成されていてもよい。

本実施形態のめっき鋼材のめっき層は、鋼材上の一部に形成されたＦｅ−Ａｌ合金層と、鋼材上のＦｅ−Ａｌ合金層の近傍に形成されたＺｎ−Ａｌ合金層とを含むものである。
めっき層のＦｅ−Ａｌ合金層は、後述するように、鋼材の表面に予め備えられているＺｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層の一部の領域を加熱することによって、一部の領域に形成されたものである。

Ｆｅ−Ａｌ合金層は、厚み方向のＦｅ濃度がめっき層の表面に近づくに従って減少している。Ｆｅ−Ａｌ合金は、Ｆｅ濃度が低いほど緻密になり、優れたバリア性が発揮されるものである。したがって、本実施形態におけるＦｅ−Ａｌ合金層は、めっき層の表面に近い部分ほど、バリア性に優れたものとなっている。その結果、本実施形態のめっき鋼材におけるＦｅ−Ａｌ合金層の形成されている領域は、Ｆｅ濃度が均一であるＦｅ−Ａｌ合金層と比較して平均Ｆｅ濃度が高くても、非常に優れたバリア性が得られるものとなっている。しかも、本実施形態におけるＦｅ−Ａｌ合金層の形成されている領域は、Ｆｅ濃度が均一であるＦｅ−Ａｌ合金層と比較して平均Ｆｅ濃度が低くても、Ｆｅ−Ａｌ合金層が脆くなりにくく、十分な加工性を確保できる。

Ｆｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度は、３５質量％以上８５質量％以下の範囲であることが好ましい。本発明に係るＦｅ−Ａｌ合金層は、上述したように厚み方向にＦｅ濃度が変化しているものであるが、ここでのＦｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度とは、Ｆｅ−Ａｌ合金層の厚み方向全体のＦｅ濃度の平均値を指している。Ｆｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度が上記範囲内であると、Ｆｅ−Ａｌ合金層の鋼材に対するバリア性および耐食性がより優れたものとなる。即ち、Ｆｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度が８５質量％以下であると、より優れたバリア性が得られる。また、Ｆｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度が３５質量％以上であると、Ａｌ濃度が高くなることによってＦｅ−Ａｌ合金層が脆くなることを防止でき、十分な加工性を確保できる。より好ましいＦｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度は、５５質量％以上７０質量％以下である。

鋼材上におけるＺｎ−Ａｌ合金層の付着量は、特に限定されるものではないが、２０〜５００ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。Ｚｎ−Ａｌ合金層の付着量が２０ｇ／ｍ^２以上であれば、Ｚｎ−Ａｌ合金層による鋼材に対する十分な犠牲防食性が得られる。また、Ｚｎ−Ａｌ合金層の付着量が２０ｇ／ｍ^２以上であれば、Ｚｎ−Ａｌ合金層に含まれるＡｌ量が十分になり、Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱することで、より優れたバリア性を有するＦｅ−Ａｌ合金層を形成できる。また、Ｚｎ−Ａｌ合金層の付着量が５００ｇ／ｍ^２以下である場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層の付着量が多いためにＺｎが除去しにくくなって、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成されにくくなることを防止でき、Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱することにより効率よくＦｅ−Ａｌ合金層を形成できる。

Ｚｎ−Ａｌ合金層は、ＡｌとＺｎと不可避的不純物からなるものであってもよいし、ＡｌとＺｎと不可避的不純物の他に、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素を含有していてもよい。Ｚｎ−Ａｌ合金層が、上記の１種または２種以上の元素を含有している場合、より一層耐食性に優れたものとなる。
例えば、Ｚｎ−Ａｌ合金層が、ＳｉおよびＭｇを含むものである場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層中には、Ｚｎ相、Ａｌ相、Ａｌ／Ｚｎ／Ｚｎ_２Ｍｇ三元共晶相、Ｚｎ_２Ｍｇ相、Ｍｇ_２Ｓｉ相が含まれていることが好ましく、特に、Ｚｎ−Ａｌ合金層の耐食性を向上させるＭｇ_２Ｓｉ相が含まれていることが好ましい。

Ｚｎ−Ａｌ合金層が、Ｓｉ，Ｃｒ、Ｎｉ、Ｂの１種または２種以上の元素を含有するものである場合、これらの元素が、Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱してＦｅ−Ａｌ合金層を形成する際に様々な析出相を形成させることによって、Ｆｅ−Ａｌ合金層の特性を高めることができる。
具体的には、例えば、Ｚｎ−Ａｌ合金層にＣｒ、Ｎｉ、Ｂの１種または２種以上の元素が含有されている場合、これらの元素が、Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱してＦｅ−Ａｌ合金層を形成する際に、Ａｌと化合物相（例えば、Ａｌ_８Ｃｒ_５等）を形成することにより、Ｆｅ−Ａｌ合金層の硬度が高められる。

本実施形態におけるＺｎ−Ａｌ合金層の平均Ａｌ濃度は、特に限定されないが、４質量％以上６０質量％以下の範囲であることが好ましい。本実施形態におけるＺｎ−Ａｌ合金層の平均Ａｌ濃度は、Ｆｅ−Ａｌ合金層を形成する前に、鋼材の表面に設けられているＺｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層中の平均Ａｌ濃度と同じであり、Ｚｎ−Ａｌ合金層全体のＡｌ濃度の平均値を意味している。

Ｚｎ−Ａｌ合金層の平均Ａｌ濃度が上記範囲内であると、Ｚｎ−Ａｌ合金層の鋼材に対する犠牲防食性がより優れたものになるとともに、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層の一部の領域を加熱してＦｅ−Ａｌ合金層を形成した場合に、Ｆｅ−Ａｌ合金層のＡｌ含有量を十分に確保できる。即ち、Ｚｎ−Ａｌ合金層の平均Ａｌ濃度が４質量％以上であれば、Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱して得られたＦｅ−Ａｌ合金層におけるＡｌ含有量を十分に確保できる。また、Ｚｎ−Ａｌ合金層の平均Ａｌ濃度が６０質量％以下であれば、Ｚｎの含有率が十分になり、高い犠牲防食効果を発揮できる。

Ｚｎ−Ａｌ合金層の平均Ａｌ濃度は、上述したように、４〜６０質量％の範囲であることが好ましく、例えば、以下に示すように、４〜７質量％の範囲であってもよいし、９〜１５質量％の範囲や、５０〜６０質量％の範囲であってもよい。

Ｚｎ−Ａｌ合金層がＡｌを４〜７質量％含む組成である場合、更にＳｉを０．０１〜０．３質量％、Ｍｇを０〜５質量％の範囲で含んでいてもよい。
Ｚｎ−Ａｌ合金層がＡｌを９〜１５質量％含む組成である場合、更にＳｉを０．０１〜０．５質量％、Ｍｇを０〜５質量％の範囲で含んでいてもよい。
Ｚｎ−Ａｌ合金層がＡｌを５０〜６０質量％含む組成である場合、更にＳｉを１．０〜２．０質量％、Ｍｇを０〜５質量％の範囲で含んでいてもよい。

Ｚｎ−Ａｌ合金層にＭｇが含有されている場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層中におけるＭｇの含有量は０．０５質量％以上５質量％以下の範囲であることが好ましい。
Ｚｎ−Ａｌ合金層にＳｉまたはＣｒが含有されている場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層中におけるＳｉまたはＣｒの含有量はそれぞれ０．０５質量％以上５質量％以下の範囲であることが好ましい。
Ｚｎ−Ａｌ合金層にＴｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素が含有されている場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層中におけるＴｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素の含有量はそれぞれ０．０００１質量％以上０．１質量％以下の範囲であることが好ましい。

また、本実施形態のめっき層では、鋼材上のＦｅ−Ａｌ合金層の形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の形成された領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることが好ましい。Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層は、Ｆｅ−Ａｌ合金層の利点とＺｎ−Ａｌ合金層の利点とを兼ね備えているものである。したがって、Ｆｅ−Ａｌ合金層とＺｎ−Ａｌ合金層との間にＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が配置されている場合、より一層、鋼材に対する犠牲防食性とバリア性とのバランスの良好なめっき層となる。

本実施形態のめっき鋼材におけるＦｅ−Ａｌ合金層とＺｎ−Ａｌ合金層との配置は、特に限定されるものではなく、めっき鋼材の用途等に応じて適宜決定できる。本実施形態のめっき鋼材の具備するめっき層の性能を効果的に発揮させるためには、高いバリア性の必要な領域にＦｅ−Ａｌ合金層が配置され、十分な加工性および／または犠牲防食性の必要な領域にＺｎ−Ａｌ合金層が配置されていることが好ましい。

本実施形態において、高いバリア性が必要であるために、Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されることが好ましい領域としては、例えば、鋼材に設けられた少なくとも１以上の折曲部、鋼材の一部に設けられたコンクリートに埋設される埋設予定部、鋼材の一部に設けられた高温に暴露される高温暴露予定部、ボルトの頭上面などが挙げられる。
なお、鋼材上のＦｅ−Ａｌ合金層の配置される領域は、１箇所のみであってもよいし、複数個所であってもよい。

Ｆｅ−Ａｌ合金層が折曲部の鋼材上に配置されている場合、折曲部のめっき層の減肉を防止できるので、めっき層の減肉マージンを少なくでき、折曲部を有する部品の軽量化を図ることができ、好ましい。
また、Ｆｅ−Ａｌ合金層が埋設予定部の鋼材上に配置されている場合、埋設予定部がコンクリートに埋め込まれてアルカリ環境下で用いられても、めっき層の耐食性を確保することができ、好ましい。
また、Ｆｅ−Ａｌ合金層が高温暴露予定部の鋼材上に配置されている場合、高温暴露予定部が高温に暴露されても、めっき層の耐食性を十分に確保できる。

また、Ｆｅ−Ａｌ合金層は、鋼材に設けられた家畜の尿などのアルカリ溶液に接触して使用されるアルカリ接触予定部の鋼材上に配置されていてもよい。この場合、めっき鋼材のアルカリ接触予定部のめっき層の耐食性を向上させることができる。

また、本実施形態において、十分な加工性および／または犠牲防食性が必要であるために、Ｚｎ−Ａｌ合金層が配置されることが好ましい領域としては、例えば、鋼材の端面などが挙げられる。鋼材の端面にＺｎ−Ａｌ合金層が配置されている場合、端面の犠牲防食性が良好なものとなる。鋼材の端面とは、鋼材の表面に露出されている厚み方向の断面部分を意味する。具体的には、例えば、鋼材が鋼板である場合における長さ方向および幅方向の側面や、鋼材が鋼管や線材である場合における長さ方向の切断面などが挙げられる。
なお、鋼材上のＺｎ−Ａｌ合金層の配置される領域は、１箇所のみでもよいし、複数個所でもよい。

「めっき鋼材の製造方法」
本実施形態のめっき鋼材の製造方法は、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層を有する鋼材を用意し、めっき層の一部の領域を加熱することにより、この一部の領域に形成されているＺｎ−Ａｌ合金層からＺｎを除去してＦｅ−Ａｌ合金層を形成する加熱工程を具備している。

本実施形態の製造方法において使用される鋼材は、表面にＺｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層を形成することによって製造される。めっき層を形成する方法は特に限定されるものではなく、公知の如何なる方法を用いてもよい。
鋼材のめっき層を構成するＺｎ−Ａｌ合金層は、より一層耐食性に優れためっき鋼材とするために、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素が更に含有されたものであってもよい。

本実施形態において用いられる鋼材は、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が鋼材上の全面に形成されているものであってもよいし、一部にのみ形成されているものであってもよい。具体的には、例えば、鋼材が鋼板である場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が鋼板の両面全面および端面に形成されているものでもよいし、一方の面の全面に形成されているもの、一方の面の全面および端面に形成されているもの、一方の面および／または両面の一部にのみ形成されているものでもよい。また、例えば、鋼材が鋼管である場合、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が鋼管の内外面および端面に形成されているものや、外面および／または内面の一部のみに形成されているものでもよい。

本実施形態の加熱工程においては、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層の一部の領域を加熱する。加熱工程において加熱される領域は、高いバリア性が要求されるために、Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されることが好ましい領域である。また、加熱工程において加熱されない領域は、十分な加工性および／または犠牲防食性が要求されるために、Ｚｎ−Ａｌ合金層が配置されることが好ましい領域である。

具体的には、例えば、鋼材として端面を含む領域にＺｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が形成されているものを用い、加熱工程において、鋼材の端面を除いた領域を加熱してもよい。加熱工程において鋼材の端面を除いた領域を加熱することで、鋼材の端面を除いた領域に形成されていたＺｎ−Ａｌ合金層がＦｅ−Ａｌ合金層とされ、鋼材の端面に、Ｚｎの除去されなかったＺｎ−Ａｌ合金層が残存しているめっき鋼材が得られる。このようにして得られためっき鋼材は、端面に配置されているＺｎ−Ａｌ合金層の優れた犠牲防食性によって優れた耐食性が得られるものとなる。

加熱工程において、鋼材の一部の領域を加熱する方法は、加熱する領域の面積などに応じて適宜決定でき、特に限定されるものではなく、例えば、レーザー照射法、高周波誘導加熱法、近赤外線照射法、アーク放電法、火炎バーナー法のいずれか１種または２種以上の方法をなど用いることができる。これらの方法を用いることにより、鋼材に対する高いバリア性が必要な領域にのみ選択的に、厚み方向のＦｅ濃度がめっき層の表面に近づくに従って減少するＦｅ−Ａｌ合金層を容易に形成できる。

加熱工程において鋼材のＺｎ−Ａｌ合金層を加熱する昇温速度は、１０℃／分以上にすることが好ましく、６００℃／分以上にすることがより好ましい。Ｚｎは６００℃以上の温度で揮発し始めるものである。また、７００〜８００℃の温度領域では、ＺｎとＦｅとの合金化速度の方がＺｎの揮発速度よりも速い。加熱工程における昇温速度を１０℃／分以上とした場合、７００〜８００℃の温度領域を通過する時間が短時間となるため、加熱工程におけるＺｎとＦｅとの合金化を抑制しつつ、Ｚｎを揮発させることができる。その結果、加熱工程後に形成されるＦｅ−Ａｌ合金層中に、バリア性を低下させるＺｎ−Ｆｅ合金としてＺｎが残存することを防止できる。

加熱工程におけるＺｎ−Ａｌ合金層の最高到達温度は、８００℃以上であることが好ましく、９００℃以上であることがより好ましい。また、加熱工程におけるＺｎ−Ａｌ合金層の最高到達温度は、２０００℃以下であることが好ましく、１５００℃以下であることがより好ましく、１２００℃以下であることがさらに好ましい。

上記の最高到達温度を８００〜２０００℃とすることで、Ｚｎ−Ａｌ合金層から効率よくＺｎを除去することができるとともに、鋼材に支障を来すことなく、Ｆｅ−Ａｌ合金層を容易に形成できる。Ｚｎ−Ａｌ合金層の最高到達温度が８００℃以上である場合、ＺｎとＦｅとが合金化してＦｅ−Ａｌ合金層中に残存することを防止でき、Ｚｎを効率よく除去できる。また、Ｚｎ−Ａｌ合金層の最高到達温度が２０００℃以下である場合、加熱工程を行うことに起因する鋼材の組織の変化や鋼材の溶解を防止できる。

Ｚｎ−Ａｌ合金層が最高到達温度に達した後の保持時間は、最高到達温度によって適宜決定でき、特に限定されないが、１分以下であることが好ましく、３０秒以下であることがより好ましく、１０秒以下であることがさらに好ましい。なお、保持時間は、３秒以下でもよく、１秒以下でもよく、０秒でもよい。すなわち、加熱工程においては、最高到達温度に達した直後に加熱を止めてもよい。上記の保持時間を１分以下とすることで、加熱工程を行うことに起因する鋼材の組織の変化や鋼材の溶解を防止できる。

加熱工程においては、Ｚｎ−Ａｌ合金層が最高到達温度に加熱した後の冷却速度を１２００℃／分以上とすることが好ましい。冷却速度を１２００℃／分以上とした場合、加熱工程を行うことによるめっき鋼材への焼き入れ効果が、より効果的に得られ、より優れた強度を有するめっき鋼材が得られる。

なお、加熱工程において、鋼材上の一方の面にのみＦｅ−Ａｌ合金層を形成する場合には、鋼材の一方の面側からめっき層のＺｎ−Ａｌ合金層を加熱するとともに、加熱する側と反対側の面（他方の面）側から冷却することが好ましい。特に、最高到達温度が鋼材の融点を超える場合には、加熱工程において加熱する側の面と反対側の面から鋼材を冷却することが好ましい。この場合、加熱工程に起因する入熱による鋼材の組織の変化や鋼材の溶融を防止できる。

また、本実施形態において、鋼材上の両面にＦｅ−Ａｌ合金層を形成する場合には、Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が両面に備えられている鋼材の一部の領域を、同時に両面から加熱することにより、鋼材上の両面に同時に効率よくＦｅ−Ａｌ合金層を形成できる。

本実施形態のめっき鋼材の製造方法においては、必要に応じて、加熱工程の前または後に、鋼材を変形させる加工工程を行うことができる。
加工工程において鋼材を変形させる方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、鋼材が鋼板である場合には、曲げ加工、絞り加工、プレス加工などが挙げられる。

加工工程は、加熱工程の前に行ってもよいし、後に行ってもよい。しかし、加熱工程によって形成されるＦｅ−Ａｌ合金層は、Ｚｎ−Ａｌ合金層と比較して脆いものである。このため、鋼材上の加熱工程を行った後にＦｅ−Ａｌ合金層のされている領域を変形させると、クラックが生じる恐れがある。したがって、鋼材上の加熱工程において加熱される領域を、加工工程において変形させる場合には、加熱工程の前に加工工程を行うことが好ましい。このことにより、加工工程におけるクラックの発生が防止され、より良好な加工性が得られる。

一方、鋼材上の加熱工程において加熱されない領域は、加熱工程の前後で加工性に違いは生じない。このため、加工工程を加熱工程の前に行ってもよいし後に行ってもよい。なお、鋼材上の加熱工程において加熱されない領域は、表面にＦｅ−Ａｌ合金層が形成されない領域であるため、加熱工程の前後に関わらず、良好な加工性が得られる。

本実施形態の加熱工程において、鋼材上のＺｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層の一部の領域を加熱すると、Ｚｎ−Ａｌ合金層に含まれるＺｎが部分的に除去されるとともに、めっき層に残存したＡｌが鋼材に含まれるＦｅと合金化して、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成される。鋼材に含まれるＦｅは、加熱工程において、鋼材からめっき層に拡散されるものであるため、加熱工程を経て得られたＺｎ−Ａｌ合金層は、鋼材側からめっき層の表面に近づくにつれて、Ｆｅ濃度が徐々に減少している高いバリア性を有するものとなる。

また、加熱工程においては、Ｚｎ−Ａｌ合金層からのＺｎの放出と、鋼材からめっき層へのＦｅの拡散がほぼ同時に進行する。したがって、加熱工程前のＺｎ−Ａｌ合金層の厚みと、加熱工程後に得られるＦｅ−Ａｌ合金層の厚みとの差は小さいものとなる。その結果、本実施形態の加熱工程後に得られためっき鋼材は、めっき層表面の平坦性が高いものとなる。
また、加熱工程において加熱されためっき鋼材は、加熱工程において焼き入れされたものとなるので、優れた強度を有するものとなる。

また、本実施形態の加熱工程においては、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成される過程で、めっき層のＦｅ−Ａｌ合金層の形成される領域とＺｎ−Ａｌ合金層の形成されている領域との間にＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成される。より詳細には、加熱工程において加熱される加熱領域（Ｆｅ−Ａｌ合金層となる領域）と、加熱されない非加熱領域（Ｚｎ−Ａｌ合金層）との境界部分において、Ｚｎ−Ａｌ合金層に含まれるＺｎの一部が消失せずに残存する。残存するＺｎを含むＺｎ−Ａｌ合金は、加熱工程において鋼材からめっき層へと拡散されるＦｅと合金化されて、上記の境界部分にＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層を形成する。

なお、上記の境界部分に形成されるＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層のおけるＺｎ濃度は、非加熱領域（Ｚｎ−Ａｌ合金層の形成領域）に近づくほど増加する。このため、加熱工程によって得られたＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層は、Ｚｎ−Ａｌ合金層側からＦｅ−Ａｌ合金層側に向けて、Ｚｎ濃度が徐々に減少しているものとなる。

このように本実施形態のめっき鋼材の製造方法によれば、加熱領域を適宜設定することで、めっき鋼材の用途に合わせて、一つの鋼材においてＦｅ−Ａｌ合金層とＺｎ−Ａｌ合金層とを容易に作り分けることができる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、めっき層のＦｅ−Ａｌ合金層がバリア性の要求される領域に配置され、Ｚｎ−Ａｌ合金層が耐食性および／または加工性の要求される領域に配置されていることにより、優れたバリア性、耐食性および／または加工性が得られるめっき鋼材を容易に提供できる。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。

「実施例１」
（Ｎｏ．１〜１７）
Ａｌ−ｋ（アルミキルド）鋼板の一面に、Ｚｎ−Ａｌ合金層（めっき層）が形成されためっき鋼板（鋼材）を用意した。Ｎｏ．１〜１７のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１に示す通りである。なお、表１には、実施例２以降で使用するメッキ鋼板のめっき層の組成も併せて記載している。

このめっき鋼板のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域を、昇温速度６００℃／分、最高到達温度８００℃の条件で、レーザー照射法により加熱し、最高到達温度に達した直後から冷却速度１２００℃／分で窒素ガスブロー法により冷却した（加熱工程）。
このようにして、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成し、Ｎｏ．１〜１７のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。

表２に、Ｎｏ．１〜１７のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表２に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、めっき層の一部の断面をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）観察により測定して算出した。表２に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１に示した加熱工程前のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

このようにして得られたＮｏ．１〜１７のめっき鋼板からそれぞれ加熱した部分と加熱していない部分とを含み、加熱した部分と加熱していない部分との面積比が１：１である試料片を切り出して、以下に示す方法により、未塗装耐食性および塗装後耐食性と加工性について調べた。その結果を表２に示す。

「未塗装耐食性」
めっき鋼板から寸法：１５０ｍｍ×７０ｍｍの試料片を切り出して、めっき層のサイクル腐食試験(ＪＡＳＯ Ｍ ６０９−９１)を５００サイクル行い、赤錆発生面積を測定した。試料片のサイクル腐食試験の露出部面積に対する赤錆発生面積の百分率を赤錆発生率として評価することにより耐食性を調べた。
なお、赤錆発生率１０％未満であった場合を◎とし、１０％以上２０％未満であった場合を○とし、２０％以上３０％未満であった場合を△とし、３０％以上であった場合を×と評価した。

「塗装後耐食性」
めっき鋼板のめっき層上にＣｒ^６＋を含まない化成被膜を付着量２ｇ／ｍ^２で形成した。その後、化成被膜上にプライマーとして、エポキシ変性ポリエステル塗料（日本ペイント製 Ｐ−０２）をバーコーターで塗布し、熱風乾燥炉にて板温２００℃で焼き付け、膜厚５μｍのプライマー塗膜を形成した。さらに、プライマー塗膜上にポリエステル塗料（日本ペイント製 ＮＳＣ−３００ＨＱ）を塗布し、熱風乾燥炉にて板温２２０℃で焼き付けて、膜厚２０μｍの塗膜を形成した。

その後、塗膜の形成されためっき鋼板から寸法：１５０ｍｍ×７０ｍｍの試料片を切り出して、カッターナイフで５０ｍｍ長さの互いに交差するカット疵を付与し、サイクル腐食試験(ＪＡＳＯ Ｍ ６０９−９１)を５００サイクル行った後、カット疵からの塗膜膨れ幅の最大値を測定した。
塗膜膨れ幅の最大値が１ｍｍ未満であった場合を◎とし、１ｍｍ以上５ｍｍ未満であった場合を○とし、５ｍｍ以上１０ｍｍ未満であった場合を△とし、１０ｍｍ以上であった場合を×と評価した。

「加工性」
めっき鋼板から寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍの試料片を切り出し、１８０度曲げ加工を施した。なお、Ｎｏ．１〜１７のめっき鋼板については、加熱した部分および加熱していない部分の両方に加工部が配置されるように曲げ加工を行った。
曲げ加工を施した試験片のめっき層の曲げ加工部表面を撮影し、観察写真においてクラック部及び健全部を二値化し、クラック部の観察視野全体に対する面積率を求めることで加工性を評価した。
求めたクラック面積率が５％未満であった場合を◎とし、５％以上１０％未満であった場合を○とし、１０％以上２０％未満であった場合を△とし、２０％以上であった場合を×と評価した。

表２に示すように、Ｎｏ．１〜１７の本発明めっき鋼板では、いずれも良好な未塗装耐食性、塗装後耐食性、加工性が得られた。

「実施例２」
（Ｎｏ．１８〜５７）
Ａｌ−ｋ（アルミキルド）鋼板の一面に、Ｚｎ−Ａｌ合金層（めっき層）が形成されためっき鋼板（鋼材）を用意した。Ｚｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１に示す通りである。
このめっき鋼板のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域を、実施例１と同様の条件で加熱し、実施例１と同様にして冷却して、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成し、Ｎｏ．１８〜５７のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。

表３および表４に、Ｎｏ．１８〜５７のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表３および表４に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例１と同様にして算出した。表３および表４に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１に示した加熱工程前のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

さらに、Ｎｏ．１８〜５７のめっき鋼板について、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることの有無を、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて観察した。その結果を表３および表４に示す。

このようにして得られたＮｏ．１８〜５７のめっき鋼板からそれぞれ加熱した部分と加熱していない部分とを含み、加熱した部分と加熱していない部分との面積比が１：１である試料片を切り出して、実施例１と同様にして、未塗装耐食性および塗装後耐食性と加工性について調べた。なお、Ｎｏ．１８〜５７のめっき鋼板の加工性については、加熱した部分および加熱していない部分の両方に加工部が配置されるように曲げ加工を行った。その結果を表３および表４に示す。

（Ｎｏ．５８）
Ａｌ−ｋ（アルミキルド）鋼板の一面に、Ｚｎ−Ａｌ合金層（めっき層）が形成されためっき鋼板（鋼材）を用意した。Ｚｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１に示す通りである。
このめっき鋼板のＺｎ−Ａｌ合金層の全面を、実施例１と同様の条件で加熱し、実施例１と同様にして冷却して、めっき鋼板の一面全部にＦｅ−Ａｌ合金層を形成した。このようにして、Ｎｏ．５８のめっき鋼板（比較例）を製造した。

表４に、Ｎｏ．５８のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表４に示すＦｅ−Ａｌ合金層の組成は、めっき層の一部の断面をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）観察により測定して算出した。

（Ｎｏ．５９）
Ａｌ−ｋ（アルミキルド）鋼板の一面に、Ｚｎ−Ａｌ合金層（めっき層）が形成されためっき鋼板（鋼材）を用意した。Ｚｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１に示す通りである。このめっき鋼板を、加熱処理を行わずにＮｏ．５９のめっき鋼板（比較例）とした。

このようにして得られたＮｏ．５８、Ｎｏ．５９のめっき鋼板から試料片を切り出して、実施例１と同様にして、未塗装耐食性および塗装後耐食性と加工性について調べた。その結果を表４に示す。

表３および表４に示すように、Ｎｏ．１８〜５７の本発明めっき鋼板では、いずれも良好な未塗装耐食性、塗装後耐食性、加工性が得られた。
これに対し、一面全部にＦｅ−Ａｌ合金層を形成したＮｏ．５８の比較例のめっき鋼板では、加工性が不十分であった。
また、Ｆｅ−Ａｌ合金層を形成していないＺｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層を有するＮｏ．５９の比較例のめっき鋼板では、未塗装耐食性および塗装後耐食性が不十分であった。
また、Ｎｏ．１８〜５７の本発明めっき鋼板では、いずれもＦｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていた。

「実施例３」
（Ｎｏ．６０〜６９）
Ａｌ−ｋ（アルミキルド）鋼板の一面および端面に、Ｚｎ−Ａｌ合金層（めっき層）が形成されためっき鋼板（鋼材）を用意した。Ｚｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１２に示す通りである。
このめっき鋼板のＺｎ−Ａｌ合金層の一面を、実施例１と同様の条件で加熱し、実施例１と同様にして冷却して、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成し、Ｎｏ．６０〜６９のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。端面に形成されためっき層は加熱しなかった。

表５に、Ｎｏ．６０〜６９のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表５に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例１と同様にして算出した。表５に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１２に示した加熱工程前のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

さらに、Ｎｏ．６０〜６９のめっき鋼板について、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることの有無を、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて観察した。その結果を表５に示す。

また、Ｎｏ．６０〜６９のめっき鋼板の端面のめっき層（Ｚｎ−Ａｌ合金層）の構成元素をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）により調べた。その結果を表５に併せて示す。
また、Ｎｏ．６０〜６９のめっき鋼板からそれぞれ試料片を切り出して、以下に示す方法により、未塗装耐食性を調べた。その結果を表５に併せて示す。

「実施例３の未塗装耐食性」
加熱工程後のめっき鋼鈑から、加熱した部分と加熱していない部分とを含み、加熱した部分と加熱していない部分の面積比が１：１である寸法：１００ｍｍ×５０ｍｍの試料片を切り出して、めっき層のサイクル腐食試験(ＪＡＳＯ Ｍ ６０９−９１)を５００サイクル行い、赤錆発生面積を測定した。

試料片のサイクル腐食試験の露出部面積に対する赤錆発生面積の百分率を、加熱した部分であるＦｅ−Ａｌめっき部（Ｆｅ−Ａｌ合金層）、非加熱部分であるＺｎ−Ａｌめっき部（Ｚｎ−Ａｌ系合金層）、およびＦｅ−Ａｌめっき部とＺｎ−Ａｌめっき部との境界部分（Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌめっき部）のそれぞれついて算出し、赤錆発生率として評価することにより耐食性を調べた。
なお、赤錆発生率１０％未満であった場合を◎とし、１０％以上２０％未満であった場合を○とし、２０％以上３０％未満であった場合を△とし、３０％以上であった場合を×と評価した。

表５に示すように、Ｎｏ．６０〜６９のめっき鋼板では、端面（Ｚｎ−Ａｌ合金層）も、Ｆｅ−Ａｌめっき部も、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌめっき部も耐食性が良好であった。

「実施例４」
（Ｎｏ．７０〜７９）
表１２に示すＮｏ．６０〜６９と同じめっき鋼板（鋼材）を用意した。このめっき鋼板を９０度の曲げ加工により変形し（加工工程）、折曲部を設けた。その後、折曲部を、実施例１と同様の条件で加熱し、実施例１と同様にして冷却した。このことにより、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成して、Ｎｏ．７０〜７９のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。

表６に、Ｎｏ．７０〜７９のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表６に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例１と同様にして算出した。表５および表６に示すように、Ｆｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例４のＮｏ．７０〜７９のめっき鋼板と、実施例３のＮｏ．６０〜６９のめっき鋼板とは同じであった。
また、表６に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１２に示した加熱工程前のＮｏ．６０〜６９のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

さらに、Ｎｏ．７０〜７９のめっき鋼板について、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることの有無を、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて観察した。その結果を表６に示す。

また、Ｎｏ．７０〜７９のめっき鋼板からそれぞれ試料片を切り出して、実施例３と同様にして、未塗装耐食性を調べた。その結果を表６に併せて示す。

表６に示すように、Ｎｏ．７０〜７９のめっき鋼板では、Ｚｎ−Ａｌめっき部も、折曲部（Ｆｅ−Ａｌめっき部）も、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌめっき部も耐食性が良好であった。
また、Ｎｏ．７０〜７９のめっき鋼板では、加熱工程を行ってＦｅ−Ａｌ合合金層を形成する前の鋼材に、折曲部を設ける加工工程を行ったため、優れた加工性が得られた。

「実施例５」
（Ｎｏ．８０〜８９）
表１２に示すＮｏ．６０〜６９と同じめっき鋼板（鋼材）を用意した。このめっき鋼板のコンクリートまたは土に接する埋設予定部を、実施例１と同様の条件で加熱し、実施例１と同様にして冷却した。このことにより、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成し、Ｎｏ．８０〜８９のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。

表７に、Ｎｏ．８０〜８９のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表７に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例１と同様にして算出した。表５および表７に示すように、Ｆｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例５のＮｏ．８０〜８９のめっき鋼板と、実施例３のＮｏ．６０〜６９のめっき鋼板とは同じであった。
また、表７に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１２に示した加熱工程前のＮｏ．６０〜６９のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

さらに、Ｎｏ．８０〜８９のめっき鋼板について、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることの有無を、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて観察した。その結果を表７に示す。

また、Ｎｏ．８０〜８９のめっき鋼板からそれぞれ試料片を切り出して、実施例３と同様にして、未塗装耐食性を調べた。その結果を表７に併せて示す。

表７に示すように、Ｎｏ．８０〜８９のめっき鋼板では、Ｚｎ−Ａｌめっき部（Ｚｎ−Ａｌ合金層）も、埋設予定部（Ｆｅ−Ａｌ合金層）も、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌめっき部（Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層）も耐食性が良好であった。

「実施例６」
（Ｎｏ．９０〜９９）
表１２に示すＮｏ．６０〜６９と同じめっき鋼板（鋼材）を用意した。このめっき鋼板の高温に暴露される高温暴露予定部を、実施例１と同様の条件で加熱し、実施例１と同様にして冷却した。このことにより、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成し、Ｎｏ．９０〜９９のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。

表８に、Ｎｏ．８０〜８９のめっき鋼板（めっき鋼材）において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表８に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例１と同様にして算出した。表５および表８に示すように、Ｆｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例６のＮｏ．９０〜９９のめっき鋼板と、実施例３のＮｏ．６０〜６９のめっき鋼板とは同じであった。
また、表８に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１２に示した加熱工程前のＮｏ．６０〜６９のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

さらに、Ｎｏ．９０〜９９のめっき鋼板について、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることの有無を、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて観察した。その結果を表８に示す。

また、Ｎｏ．９０〜９９のめっき鋼板からそれぞれ試料片を切り出して、実施例３と同様にして、未塗装耐食性を調べた。その結果を表８に併せて示す。

表８に示すように、Ｎｏ．９０〜９９のめっき鋼板では、Ｚｎ−Ａｌめっき部（Ｚｎ−Ａｌ合金層）も、高温暴露予定部（Ｆｅ−Ａｌ合金層）も、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌめっき部（Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層）も耐食性が良好であった。

「実施例７」
（Ｎｏ．１００〜１４８）
Ａｌ−ｋ（アルミキルド）鋼板の一面に、Ｚｎ−Ａｌ合金層（めっき層）が形成されためっき鋼板（鋼材）を用意した。Ｚｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１３に示す通りである。

このめっき鋼板のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域を、表９〜表１１に示す昇温速度、最高到達温度の加熱条件でめっき層の形成されている面からレーザー照射法により加熱した。そして、Ｎｏ．１１１〜１１４については加熱しながら、その他のＮｏ．については最高到達温度に達した直後から、表９〜表１１に示す冷却方法により、加熱する側と反対側の面側から冷却した（加熱工程）。このようにして、元のＺｎ−Ａｌ合金層の一部の領域にＦｅ−Ａｌ合金層を形成し、Ｎｏ．１００〜１４８のめっき鋼板（めっき鋼材）を製造した。

なお、Ｎｏ．１００〜１４８のめっき鋼材のうち、Ｎｏ．１００のめっき鋼板においては、加熱工程を行う前に、９０度の曲げ加工により変形して鋼材に折曲部を設け（加工工程）、加熱工程において折曲部に対して加熱および冷却を行った。
また、Ｎｏ．１０１〜１４８のめっき鋼板においては、加熱工程を行った後に、鋼材上のＦｅ−Ａｌ合金層の形成されている領域が折曲部となるように、９０度の曲げ加工により変形して（加工工程）折曲部を設けた。

表９〜表１１に、Ｎｏ．１００〜１４８のめっき鋼板において、加熱工程によって形成されたＦｅ−Ａｌ合金層の組成と、加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成を示す。なお、表９〜表１１に示すＦｅ−Ａｌ合金層およびＺｎ−Ａｌ合金層の組成は、実施例１と同様にして算出した。表９〜表１１に示す加熱工程後に残存したＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量は、表１３に示した加熱工程前のＺｎ−Ａｌ合金層の組成及び付着量と同じである。

さらに、Ｎｏ．１００〜１４８のめっき鋼板について、Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域とＺｎ−Ａｌ合金層の残存している領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることの有無を、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて観察した。その結果を表９〜表１１に示す。

また、Ｎｏ．１００〜１４８のめっき鋼板からそれぞれ試料片を切り出して、以下に示す方法により、未塗装耐食性（鋼材の性能評価）を調べた。その結果を表９〜表１１に併せて示す。

「実施例７の未塗装耐食性」
加熱工程後のめっき鋼板から、実施例３と同様にして試料片を切り出して、めっき層のサイクル腐食試験(ＪＡＳＯ Ｍ ６０９−９１)を５００サイクル行い、赤錆発生面積を測定した。

試料片のサイクル腐食試験の露出部面積に対する赤錆発生面積の百分率を、加熱した部分であるＦｅ−Ａｌ合金部（Ｆｅ−Ａｌ合金層）、非加熱部分であるＺｎ−Ａｌめっき部（Ｚｎ−Ａｌ合金層）のそれぞれついて算出し、赤錆発生率として評価することにより耐食性を調べた。
なお、赤錆発生率１０％未満であった場合を◎とし、１０％以上２０％未満であった場合を○とし、２０％以上３０％未満であった場合を△とし、３０％以上であった場合を×と評価した。

表９〜表１１に示すように、Ｎｏ．１００〜１４８のめっき鋼板では、Ｚｎ−Ａｌ合金層もＦｅ−Ａｌ合金層も未塗装耐食性が良好であった。
また、Ｎｏ．１００のめっき鋼板では、加熱工程を行う前の鋼材に折曲部を設ける加工工程を行ったため、特に優れた加工性が得られた。

「実施例８」
Ｎｏ.１９のめっき鋼板のＦｅ−Ａｌ合金層を、ＥＰＭＡを用いて観察した。その結果を図１に示す。図１は、実施例Ｎｏ．１９のめっき鋼材におけるＦｅ−Ａｌ合金層中のＦｅ分布を示す断面写真である。なお、図１に示す写真は、カラー写真として得られたＦｅ濃度の分布結果を、グレースケール写真に変換して示したものである。変換前のカラー写真では、図１に示す最も濃いグレーで示した領域が赤色であり、２番目に濃いグレーで示した領域が緑色であり、３番目に濃いグレーで示した領域が青色であり、最も薄いグレーで示した領域が黄色であった。
図１に示すように、Ｎｏ．１９のめっき鋼板のＦｅ−Ａｌ合金層は、厚み方向のＦｅ濃度がめっき層の表面に近づくに従って減少しているものであった。

Claims (14)

1. 鋼材と、前記鋼材上に形成されためっき層とを具備してなり、
   前記めっき層の面内に、厚み方向のＦｅ濃度が前記めっき層の表面に近づくに従って減少するＦｅ−Ａｌ合金層が形成された領域と、Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成された領域とを含むことを特徴とするめっき鋼材。
2. 前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素を含有していることを特徴とする請求項１に記載のめっき鋼材。
3. 前記Ｆｅ−Ａｌ合金層の平均Ｆｅ濃度が３５質量％以上８５質量％以下の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のめっき鋼材。
4. 前記鋼材上において前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が形成された領域と前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成された領域との間に、Ｆｅ−Ｚｎ−Ａｌ合金層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のめっき鋼材。
5. 前記鋼材の端面に前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のめっき鋼材。
6. 前記鋼材に少なくとも１以上の折曲部が設けられ、前記折曲部の前記鋼材上に前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のめっき鋼材。
7. 前記鋼材の一部にコンクリートに埋設される埋設予定部が設けられ、前記埋設予定部の前記鋼材上に前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のめっき鋼材。
8. 前記鋼材の一部に高温に暴露される高温暴露予定部が設けられ、前記高温暴露予定部の前記鋼材上に前記Ｆｅ−Ａｌ合金層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のめっき鋼材。
9. Ｚｎ−Ａｌ合金層からなるめっき層が表面に備えられている鋼材の一部の領域を加熱することにより、前記一部の領域に配置されている前記Ｚｎ−Ａｌ合金層からＺｎを除去してＦｅ−Ａｌ合金層を形成する加熱工程を具備してなることを特徴とするめっき鋼材の製造方法。
10. 前記加熱工程において、昇温速度１０℃／分以上、最高到達温度８００〜２０００℃の条件で前記Ｚｎ−Ａｌ合金層を加熱することを特徴とする請求項９に記載のめっき鋼材の製造方法。
11. 前記加熱工程において、前記鋼材を一方の面から加熱するとともに他方の面から冷却することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のめっき鋼材の製造方法。
12. 前記Ｚｎ−Ａｌ合金層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂの１種または２種以上の元素が更に含有されたものであることを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか一項に記載のめっき鋼材の製造方法。
13. 前記加熱工程の前に、前記鋼材を変形する加工工程が備えられていることを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れか一項に記載のめっき鋼材の製造方法。
14. 前記加熱工程において、前記鋼材の端面が露出する端部を除いた領域を加熱することを特徴とする請求項９乃至請求項１３の何れかに記載のめっき鋼材の製造方法。